Quando si calcola la forza elettrocinetica, la convenzione è stata quella di assumere che non ci sia velocità relativa del fluido rispetto alla superficie, che vale per le superfici idrofile. Però, questo deve essere riconsiderato per le superfici idrofobiche. Il professor Hiroyuki Ohshima della Tokyo University of Science ha condotto ricerche teoriche sui fenomeni elettrocinetici nelle particelle colloidali per 50 anni. Ora, ha riassunto alcuni dei principali risultati nel suo campo in un avvincente articolo di revisione.

Le sospensioni colloidali sono miscele eterogenee di particelle con diametri di circa 2-500 nanometri, che sono definitivamente sospesi in una seconda fase, solitamente un liquido. A causa della piccola dimensione delle particelle del materiale sospeso, un colloide non si separa nei suoi componenti caratteristici anche se lasciato indisturbato, né il materiale sospeso può essere separato mediante filtrazione. I colloidi si distinguono dagli altri tipi di miscele per diverse importanti proprietà distintive, uno dei quali è la forza elettrocinetica nelle sospensioni colloidali, noto anche come "potenziale zeta".

Per esplorare il potenziale zeta, dobbiamo prima capire cos'è una "superficie scivolosa". Una superficie di scivolamento è un "doppio strato elettrico" che si forma sulla superficie di qualsiasi oggetto quando è esposto a un fluido. Questo doppio strato è costituito da uno strato di cariche che aderiscono alla superficie dell'oggetto a seguito di interazioni chimiche, e un secondo strato di cariche opposte che sono attratte dal primo strato. A causa dell'attrazione tra questi due strati di "ioni" o cariche opposte, si crea un potenziale elettrico, e questo è il potenziale zeta. Il potenziale zeta si verifica anche in doppi strati sulla superficie delle particelle sospese nei colloidi.

Il professor Hiroyuki Ohshima della Tokyo University of Science è stato un ricercatore teorico permanente di fenomeni elettrocinetici come il movimento di particelle colloidali in un campo elettrico e interazioni elettrostatiche tra particelle colloidali. Ha recentemente riassunto alcune delle principali scoperte nel suo campo in una recensione pubblicata sulla rivista Progressi nella scienza dei colloidi e delle interfacce . Afferma l'importanza del potenziale zeta nella chimica della superficie colloidale. Secondo lui, "la stabilità della dispersione delle particelle colloidali, che è una delle questioni più importanti nella chimica delle superfici colloidali, dipende molto dal potenziale zeta delle particelle."

Il potenziale zeta viene calcolato in base alla mobilità elettroforetica delle particelle. Fino ad ora, la condizione al contorno antiscivolo del fluido, che presuppone che il fluido avrà velocità nulla rispetto al confine, è stato applicato nel calcolo del potenziale zeta. Però, mentre questa condizione è applicabile a particelle con una superficie idrofila ("amante dell'acqua"), non può essere applicato a particelle con una superficie idrofoba ("timido dall'acqua"). In questo caso, la condizione al contorno di Navier, che considera la velocità relativa del fluido, viene applicata.

Nella condizione al contorno di Navier, l'effetto dello slittamento idrodinamico è caratterizzato dalla lunghezza di slittamento. Quando la superficie è idrofila, la lunghezza di scorrimento è considerata zero, e aumenta progressivamente con l'aumentare dell'idrofobicità della superficie, dove le molecole della superficie della particella interagiscono debolmente con le molecole nella fase circostante in modo che si verifichi lo scorrimento del liquido. In conformità, una lunghezza di scorrimento infinitamente grande corrisponde teoricamente ad una superficie completamente idrofoba. Da queste informazioni, calcoli teorici mostrano che la mobilità elettroforetica e il potenziale di sedimentazione aumentano con l'aumentare della lunghezza di scivolamento.

Secondo il professor Ohshima, ciò che è più interessante è che se accettiamo la possibilità della presenza di una superficie di scivolamento su una particella colloidale solida sferica, possiamo osservare che le proprietà elettrocinetiche di questa particella solida saranno idrodinamicamente simili a quelle di una goccia liquida.

Questi risultati evidenziano l'importanza di riconsiderare come variano le proprietà elettrocinetiche delle superfici idrofile e idrofobe e mostrano come influenzano la dinamica delle sospensioni colloidali. Il professor Ohshima conclude, "Abbiamo costruito una teoria generale che descrive vari fenomeni elettrocinetici di particelle con una superficie di scorrimento. Applicando questa teoria, potremmo aspettarci una valutazione più accurata del potenziale zeta e della stabilità della dispersione delle particelle colloidali in futuro".